(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配されたセパレータと、が積層された電極群と、  前記電極群の積層方向の両端に配した蓋部材と、  前記電極群および前記蓋部材の外面に取り付けた第１保持部材と、  を備え、  前記第１保持部材は、前記正極および前記負極のいずれか一方の電極である第１電極と電気的に接続され、前記正極および前記負極のいずれか他方の電極である第２電極と電気的に接続されていない、電極ブロック。
【請求項２】
前記第１電極、前記第２電極およびセパレータは、いずれも中央に孔を有しており、  前記第２電極の外縁が、前記セパレータにより覆われており、  前記第１電極の孔の周縁が、前記セパレータにより覆われており、  前記セパレータの外縁が、前記第１電極により覆われており、  前記セパレータの孔の周縁が、前記第２電極により覆われている、請求項１に記載の電極ブロック。
【請求項３】
前記第１保持部材は、少なくとも片面に複数の突起を有している、請求項１に記載の電極ブロック。
【請求項４】
前記第１保持部材と前記第１電極の間に、少なくとも片面に複数の突起を有する金属板が介在している、請求項１に記載の電極ブロック。
【請求項５】
前記第１電極は、前記第１電極の外縁が袋状に形成された第１セパレータの外部に露出する態様で、前記第１セパレータに内包されている、請求項１に記載の電極ブロック。
【請求項６】
前記第２電極は、前記第２電極の孔の内縁が袋状に形成された第２セパレータの外部に露出する態様で、前記第２セパレータに内包されている、請求項１に記載の電極ブロック。
【請求項７】
前記第１保持部材は、前記電極群および前記蓋部材の側面に当接する側面部と、前記側面部から前記蓋部材の中心方向に折れ曲がる折曲部とを有している、請求項１に記載の電極ブロック。
【請求項８】
前記第１保持部材が、前記蓋部材の外側面に固定されている、請求項１に記載の電極ブロック。
【請求項９】
前記蓋部材は中央に孔を有しており、  前記正極、前記負極、前記セパレータおよび前記蓋部材の孔が、前記電極群および前記蓋部材の積層状態で貫通孔を形成し、  前記貫通孔の内面に取り付けた第２保持部材を更に備え、  前記第２保持部材は、前記第２電極と電気的に接続され、前記第１電極と電気的に接続されていない、請求項１に記載の電極ブロック。
【請求項１０】
前記第２保持部材は、少なくとも片面に複数の突起を有している、請求項９に記載の電極ブロック。
【請求項１１】
前記第２保持部材と前記第２電極の間に、少なくとも片面に複数の突起を有する金属板が介在している、請求項９に記載の電極ブロック。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一に記載の電極ブロックと、  前記電極ブロックを収納する筒状の外装体と、  前記電極ブロックの前記貫通孔を貫通する集電体と、を備え、  前記第１電極が前記外装体に電気的に接続されており、かつ、前記第２電極が前記集電体に電気的に接続されている、積層電池。
【請求項１３】
前記集電体は、  導電性の芯棒と、  前記芯棒の外周を覆う構造材と、  を有する、請求項１２に記載の積層電池。
【請求項１４】
前記外装体の開口部を塞ぐ封止蓋を更に備え、  前記封止蓋は、その外周に２つの環状溝が形成されていて、前記環状溝にＯリングが取り付けられていて、更に、前記環状溝の間にシール材を有する、請求項１２に記載の積層電池。
【請求項１５】
複数の放熱板が、前記外装体の軸方向に沿って、前記外装体の外周面に取り付けられている、請求項１２に記載の積層電池。
【請求項１６】
前記放熱板を貫通する通しボルトを、更に備える、請求項１５に記載の積層電池。
【請求項１７】
請求項１６に記載の複数の積層電池と、  隣り合う前記積層電池の前記通しボルトを互いに接続する第１接続部材と、  隣り合う前記積層電池の前記集電体を互いに接続する第２接続部材と、を備え、  前記第１接続部材と前記第２接続部材とにより複数の前記積層電池が電気的に接続されている、組電池。
【請求項１８】
請求項１６に記載の複数の積層電池と、  隣り合う一方の前記積層電池の前記通しボルトと、他方の前記積層電池の前記集電体とを接続する第３接続部材と、を備え、前記第３接続部材により複数の前記積層電池が電気的に接続されている、組電池。
【請求項１９】
請求項１２に記載の積層電池の組立方法であって、
外径が正極の外径より小さく、中央の孔の径が前記正極の孔の径より小さい２枚の第１セパレータで前記正極を挟み込み、第１セパレータが重なった箇所をヒーターで接合するとともに、外径が前記負極の外径より大きく、中央の孔の径が前記負極の孔の径より大きい２枚の第２セパレータで前記負極を挟み込み、第２セパレータの重なった箇所をヒーターで接合して、袋セパレータに内包された正極および負極を製作する工程Ａと、
前記負極の穴径よりも直径が小さい丸棒に、前記袋セパレータに内包された負極と、前記袋セパレータに内包された正極とを順次挿入して、電極群を組み立てる工程Ｂと、
前記丸棒の両端から中央に孔を有する蓋部材を挿入して前記電極群を挟持する工程Ｃと、
前記電極群の外側面に第１保持部材を取り付けるとともに、前記蓋部材の表面に沿って前記第１保持部材を前記丸棒の方向に折り曲げて、前記電極群と前記蓋部材に前記第１保持部材を装着する工程Ｄと、
前記丸棒を引き抜く工程Ｅと、
前記電極群と前記蓋部材の中央の貫通孔の内面に第２保持部材を装着する工程Ｆと、
前記工程Ａ〜Ｆを繰り返し、前記電極ブロックを複数組み立てる工程Ｇと、
筒状の外装体の一方の開口部に第一封止蓋を取り付ける工程Ｈと、
複数の前記電極ブロックを前記外装体の他方の開口部から圧入する工程Ｉと、
複数の前記電極ブロックの前記第２保持部材の内側に前記集電体を圧入する工程Ｊと、
前記外装体の他方の開口部に第二封止蓋を取付け、電池内部を密閉する工程Ｋと、
前記外装体の空気抜きを行う工程Ｌと、
前記外装体の内部に電解液を注入する工程Ｍと、
を備える、積層電池の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、冷却性能の向上を図りつつ、短絡および接触不良の防止を図った電極ブロック、積層電池およびその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  二次電池の主な電極構造には、捲回タイプと積層タイプの２つのタイプがある。捲回タイプの電極構造を有する電池（捲回電池：例えば、特許文献１）は、正極と負極とがセパレータを挟んで渦巻状に巻き取られた状態で、電池ケース内に収納されている。積層タイプの電極構造を有する電池（積層電池：例えば、特許文献２）は、正極と負極とがセパレータを介して交互に積層されている電極群が、電池ケース内に収納されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９８０４４号公報
【特許文献２】特開２０００−４８８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  特許文献１に記載の捲回電池は、熱伝導度の小さいセパレータが、電池の表面と中心部との間に、多層に重ねられている。この結果、電池ケースの表面温度が周囲温度に近い場合でも、捲回電池の中心部分はかなり高温となる。電池内部の温度が高温となれば、電池性能を損なうことになる。【０００５】  特許文献２に記載の円筒型積層電池は、積層された電極が、個々に、端子に当接することにより、集電される構造となっている。このため、組立過程において、正極と負極が短絡して初期不良が生じることがある。また、セパレータが電極と端子の間に介在して接触不良を生じることがある。更には、充放電が繰り返されることにより、電極が収縮と膨張とを繰り返す。その結果、電極が変形・変位して、電極と端子が接触不良となり、経年不良が生じることがある。【０００６】  小さな電池を組み合わせて組電池とし、電池の大容量化を図る場合、電池の接続に大きな手間を要す。更に、組電池を構成する電池の１つに不具合があれば、不具合な電池を正常な電池に取り換えるのに大きな手間を要す。【０００７】  本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電池内部の温度上昇を抑制すること、および、接触不良を防止するとともに電極同士の短絡を防止すること、および、組立が簡単な電池を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明に係る電極ブロックは、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配されたセパレータと、が積層された電極群と、前記電極群の積層方向の両端に設けた蓋部材と、前記電極群および前記蓋部材の外面に取り付けた第１保持部材と、を備え、前記第１保持部材は、前記正極および前記負極のいずれか一方の電極である第１電極と電気的に接続され、前記正極および前記負極のいずれか他方の電極である第２電極と電気的に接続されていない。【０００９】  ここに、「外面」とは、電極群と蓋部材の外側に面した面のことである。この構成によれば、第１保持部材は、電極群と蓋部材の外側に取り付けて、電極群と蓋部材を保持して、両者を一体構造とする役割を果たす。一体構造になれば、電極体の取り扱いが容易になる。第１保持部材は、蓋部材の孔の周縁を除き電極群および蓋部材の外側を覆ってもよい。また、第１保持部材は、少なくとも電極群と蓋部材の側面に取り付けてもよい。第１保持部材を蓋部材の表面に取り付けなくても、電極群および蓋部材を一体として保持しうるからである。【００１０】  第１保持部材は、１枚の金属板であってもよく、また、短冊状の複数の金属板であってもよい。また、第１保持部材は、金属箔であってもよい。  更に、第１保持部材は、第１電極と接続されて、第１電極の集電端子として機能する。第１電極は、熱的および電気的に小さな抵抗で第１保持部材に接続される。第１保持部材は、第１電極の冷却および集電に有利に作用する。【００１１】  第１電極で発生する熱は、第１保持部材に伝えられる。第２電極で発生する熱は、セパレータ１枚を介して第１電極に伝えられる。電極で発生する熱は小さな熱抵抗で第１保持部材に伝えられる。【００１２】  電極ブロックは、第１保持部材の表面を冷却することで、電極ブロックの内部の温度上昇を容易に抑えることができる。【００１３】  電極ブロックは、電極ブロックを収納する外装体や、第２電極の集電体を備えていない。事実、後述するように、電池は、電極ブロックの他に、外装体と、第２電極の集電体を、備えている。電極ブロックは、電池の構成要素の一つである。  なお、このような電極ブロックを採用して、モジュール化を図ることにより、電池の生産性が上がる。また、電極を個別に電池ケースに収納する場合よりも、正極や負極の破損や位置ずれが抑えられ、接触不良や短絡を抑制できる。更に、電池ケースに収納する電極ブロックの数を調整すれば、電池容量を簡単に増減することができる。すなわち、電池ブロックの数を増やせば、電極ブロックが並列に接続されることになるので容易に電池容量を増やすことができる。【００１４】  電極ブロックにおいて、前記第１電極、前記第２電極およびセパレータは、いずれも中央に孔を有しており、前記第２電極の外縁が、前記セパレータにより覆われており、前記第１電極の孔の周縁が、前記セパレータにより覆われており、前記セパレータの外縁が、前記第１電極により覆われており、前記セパレータの孔の周縁が、前記第２電極により覆われていることが好ましい。このため、第１電極と第２電極とは、その外縁および孔の周縁において、セパレータにより確実に隔離されている。したがって、電極が変形しても、両電極が、その外縁部および孔の周縁部において接触することはない。また、セパレータが電極と端子の間に介在して接触不良を生じることもない。セパレータの外径は第２電極の外径より大きく、セパレータの孔径は第１電極の孔径より小さい。第１電極の外径はセパレータの外径より大きく、セパレータの孔径は第２電極の孔径より大きい。【００１５】  電極ブロックにおいて、前記第１保持部材は、少なくとも片面に複数の突起を有していることが好ましい。この構成によれば、第１保持部材は、少なくとも第１電極に接する面およびその反対側の面のいずれか一方の面に、複数の突起を有する。複数の突起は第１電極に食い込み、第１電極をしっかり保持してその形状を維持するとともに、第１電極と第１保持部材の接触を確実にする。なお、複数の突起は、少なくとも第１電極と接触する面に設けられることが好ましい。このようにすれば、第１電極に体積変化が生じても、複数の突起が、第１電極と第１保持部材との間の接触不良を防ぐ。また、電極ブロックは、前記第１保持部材と前記第１電極の間に、少なくとも片面に複数の突起を有する金属板が介在していてもよい。【００１６】  電極ブロックにおいて、前記第１電極は、前記第１電極の外縁が袋状に形成された第１セパレータの外部に露出する態様で、前記第１セパレータに内包されていることが好ましい。また、この電極ブロックにおいて、前記第２電極は、前記第２電極の孔の内縁が袋状に形成された第２セパレータの外部に露出する態様で、前記第２セパレータに内包されていてもよい。【００１７】  第１セパレータは、例えば、内縁側が溶着などにより接着された袋状になっていて、この袋状のセパレータの内部に外縁が露出する形で、第１電極が内包されている。このような第１セパレータは、例えば、第１電極をシート状のセパレータで挟み込み、両セパレータの内縁側を溶着して、製作することができる。また、第２セパレータは、例えば、外縁側が溶着などにより接着された袋状になっていて、この袋状のセパレータの内部に、内縁つまり孔の周縁が露出する形で、第２電極が内包されている。この第２セパレータは、例えば、第２電極をシート状のセパレータで挟み込み、両セパレータの外縁側を溶着して、製作することができる。【００１８】  この構成によれば、電極ブロックの組立過程や運搬過程で生じる第１電極、第２電極の屑や異物は、袋状セパレータの内部に補足され、内部短絡の発生を防止する。【００１９】
電極ブロックにおいて、前記第１保持部材は、前記電極群および前記蓋部材の側面に当接する側面部と、前記側面部から前記蓋部材の中心方向に折れ曲がる折曲部とを有していることが好ましい。この構成によれば、第１保持部材は、積層方向の両端部が折曲部を形成し、側面部が折曲部の間に位置する。
【００２０】  電極ブロックは、前記第１保持部材が、前記蓋部材の外側面に固定されている。この構成によれば、第１保持部材の積層方向端部と蓋部材の外側面とが固定されて、電極ブロックが一体構造を有する。折曲部がないので、電極ブロックの軸方向寸法が、その分、小さくなる。【００２１】  電極ブロックは、前記蓋部材は中央に孔を有しており、前記正極、前記負極、前記セパレータおよび前記蓋部材の孔が、前記電極群および前記蓋部材の積層状態で貫通孔を形成し、前記貫通孔の内面に取り付けた第２保持部材を更に備え、前記第２保持部材は、前記第２電極と電気的に接続され、前記第１電極と電気的に接続されていないことが好ましい。この構成によれば、第２保持部材が、第１保持部材とともに電極群を保持する。【００２２】  電極ブロックにおいて、前記第２保持部材は、少なくとも片面に複数の突起を有していることが好ましい。この構成によれば、第２保持部材は、少なくとも第２電極に接する面およびその反対側の面のいずれか一方の面が、複数の突起を有していてもよい。複数の突起は第２電極に食い込み、第２電極をしっかり保持するとともに、接触を確実にする。なお、複数の突起は、少なくとも第２電極と接触する面に設けられることが好ましい。このようにすれば、第２電極に体積変化が生じても、複数の突起が、第２電極と第２保持部材との間の接触不良を防ぐ。電極ブロックは、前記第２保持部材と前記第２電極の間に、少なくとも片面に複数の突起を有する金属板が介在していてもよい。【００２３】  本発明に係る積層電池は、前記電極ブロックと、前記電極ブロックを収納する筒状の外装体と、前記電極ブロックの前記貫通孔を貫通する集電体と、を備え、前記第１電極が前記外装体に電気的に接続されており、かつ、前記第２電極が前記集電体に電気的に接続されていることが好ましい。【００２４】  この構成によれば、外装体は、第１電極の集電端子として機能する。電極ブロックの第１保持部材は、外装体の内面に直接接触するか、または、導電性部材を介して接触する。これにより、第１電極と外装体とが第１保持部材を介して、熱的および電気的に小さな抵抗で外装体に接続され、第１電極の冷却および集電に有効に作用する。【００２５】  また、集電体が貫通する第２電極の孔の内縁の全部もしくは一部が、集電体に直接接触するか、または、金属板などの導電性部材を介して接続されている。第２電極で発生する熱は、セパレータを介して第１電極に伝えられ、熱的に小さな抵抗で外装体に伝えられる。【００２６】  以上のように、本発明の積層電池は、電池の内部の温度の上昇を抑えるために、電池内部に冷媒を流すためのパイプまたはヒートシンクを設ける必要がない。したがって、本積層電池は、コンパクトな構造となる。また、本積層電池は、外装体の表面を冷却することにより、電池内部の温度上昇を容易に抑えることができる。【００２７】  また、外装体に収納される電極ブロックは、１つでもよく、複数でもよい。電極ブロックの数を調節することで、電池容量を簡単に変更できる。複数の電極ブロックを、外装体に収納することで、電極ブロックを構造的に直列に接続する。この場合、隣り合う電極ブロックは、第１電極が外装体を介し��電気的に接続され、第２電極が集電体を介して電気的に接続される。これにより、複数の電極ブロックが電気的に並列に接続される。【００２８】  ところで、従来、複数の電池を電気的に並列に接続する場合、配線を用いて隣り合う電池のプラス端子同士を接続し、マイナス端子同士を接続していた。つまり、電池を並列接続する場合、配線が必須の構成となるため、配線の取り回しが繁雑であったり、設置場所が制限されたりという欠点があった。【００２９】  一方、本発明の積層電池において、外装体に複数の電極ブロックを積層することにより、隣り合う電極ブロックのプラス端子同士、マイナス端子同士を電気的に接続できる。つまり、構造的には単純な直列接続であり、電気的には簡単な並列接続となる。このようにして、積層電池の容量を簡単に大きくすることができる。【００３０】  積層電池は、前記集電体は、導電性の芯棒と、前記芯棒の外周を覆う構造材と、を有することが好ましい。芯棒に導電性の高い材料を用い、構造材にアルカリに強い材料を用いることで、導電性が高く、アルカリに強い集電体とすることができる。【００３１】  好ましくは、この積層電池は、前記外装体の開口部を塞ぐ封止蓋を更に備え、前記封止蓋は、その外周に２つの環状溝が形成されていて、前記環状溝にＯリングが取り付けられていて、更に、前記環状溝の間にシール材を有する。この構成によれば、外装体の軸方向端部の開口部を塞ぐ封止蓋に設けたＯリングとシール材により、積層電池内部の電解液の漏れを抑える。【００３２】  好ましくは、この積層電池は、複数の放熱板が、前記外装体の軸方向に沿って、前記外装体の外周面に取り付けられている。この構成によれば、積層電池の冷却性能が向上する。【００３３】  好ましくは、この積層電池は、前記放熱板を貫通する通しボルトを、更に備える。この構成によれば、通しボルトにより、放熱板、外装体、第１電極が電気的に接続される。通しボルトは第１電極の端子として機能する。【００３４】  本発明に係る組電池は、複数の積層電池と、隣り合う前記積層電池の前記通しボルトを互に接続する第１接続部材と、隣り合う前記積層電池の前記集電体を互いに接続する第２接続部材と、を備え、前記第１接続部材と前記第２接続部材とにより複数の前記積層電池が電気的に接続されている。この構成によれば、接続部材によって、複数の積層電池が電気的に並列に接続される。【００３５】  本発明に係る組電池は、複数の積層電池と、隣り合う一方の前記積層電池の前記通しボルトと、他方の前記積層電池の前記集電体とを接続する第３接続部材と、を備え、前記第３接続部材により複数の前記積層電池が電気的に接続されている。この構成によれば、接続部材によって、複数の積層電池が電気的に直列に接続可能となる。
【発明の効果】
【００３６】  以上のように本発明によれば、電池内部の温度上昇を抑えることができ、および、電極同士の短絡を防止しつつ、接触不良を防止することができる。電池の組み立ても簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】第１実施形態に係る電極ブロックの概略構成を示す斜視図である。
【図１Ｂ】第１実施形態に係る電極ブロックの軸方向断面図である。
【図２Ａ】袋状セパレータに内包された電極の断面図である。
【図２Ｂ】袋状セパレータに内包された正極の平面図である。
【図２Ｃ】袋状セパレータに内包された負極の平面図である。
【図３Ａ】電極ブロックの金属板の断面図である。
【図３Ｂ】電極ブロックの金属板の平面図である。
【図４】第２実施形態に係る電極ブロックの軸方向断面図である。
【図５】第３実施形態に係る電極ブロックの軸方向断面図である。
【図６Ａ】第４実施形態に係る電極ブロックの概略構成を示す斜視図である。
【図６Ｂ】第４実施形態に係る電極ブロックの軸方向断面図である。
【図７】第４実施形態に係る電極ブロックの変形例を示す軸方向断面図である。
【図８】電極ブロックを用いた積層電池の概略構成を示す斜視図である。
【図９】図８のIX−IX線に沿った断面を含む積層電池の側面図である。
【図１０】図９の端部拡大図である。
【図１１Ａ】積層電池の外装体の端部を切り欠いた斜視図である。
【図１１Ｂ】積層電池の外装体の端部の断面図である。
【図１２Ａ】積層電池の集電体の一部を切り欠いた斜視図である。
【図１２Ｂ】積層電池の集電体の製作工程の概略を示す説明図である。
【図１３Ａ】積層電池の第１ブスバーの説明図である。
【図１３Ｂ】積層電池の第２ブスバーの説明図である。
【図１４】積層電池を複数接続した模式図である。
【図１５】積層電池の温度上昇試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】  以下、本発明の実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、以下に説明する実施形態において、個数、寸法、材質などに言及する場合、本発明の範囲は必ずしもその個数、寸法、材質などに限定されない。
【００３９】  本発明の各実施形態について説明するのに先立ち、本発明が適用される二次電池について述べる。二次電池のタイプは下記に説明するタイプに限定されるものでなく、ニッケル亜鉛電池、二酸化マンガン電池、亜鉛マンガン電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池であってもよい。
【００４０】＜１．二次電池のタイプ＞［１−１．ニッケル水素電池について］  負極としては、水素吸蔵合金、導電性フィラーおよびバインダーに溶剤を加えてペースト状にしたものを、基板上に塗布して板状に成形し、硬化させたものを使用した。同様に、正極としては、オキシ水酸化ニッケル、導電性フィラーおよびバインダーに溶剤を加えてペースト状にしたものを、基板上に塗布して板状に成形し硬化させたものを使用した。
【００４１】  導電性フィラーとしては、炭素粒子を用いた。バインダーとしては、熱可塑性樹脂で、水に可溶な溶剤に溶解する樹脂を用いた。基板としては、発泡ニッケルシートを用いた。セパレータとしては、ポリプロピレン繊維を用いた。電解液としては、ＫＯＨ水溶液を用いた。
【００４２】［１−２．リチウムイオン電池］  負極は、チタン酸リチウム、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、およびケッチェンブラック（ＫＢ）を混合し、スラリー状合剤を調整する。この合剤をステンレス鋼箔上に塗布し、仮乾燥した後、加熱処理して負極を得ることができる。正極は、リン酸鉄リチウム、ＣＭＣ、活性炭、およびＫＢを混合し、スラリー状合剤を調整する。この合剤をステンレス鋼箔上に塗布し、仮乾燥した後、加熱処理して正極を得ることができる。
【００４３】  セパレータとしてポリプロピレンの微多孔膜を用いることができる。電解液として１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ６／ＥＣ：ＤＥＣを用いることができる。導電剤としては、ＫＢを用いることができる。バインダーとしては、ＣＭＣを用いることができる。正極、負極、集電体には、ステンレス鋼を用いることができる。
【００４４】＜２．電極ブロックの実施形態＞  以下、説明の都合上、正極を第１電極とし、負極を第２電極として説明することがあるが、これに限定されるものではない。［２−１．第１実施形態］  図１Ａに本発明の第１実施形態に係る電極ブロックの概略斜視図を示す。図１Ｂに電極ブロックの軸方向概略断面図を示す。図１Ｂに示すように、電極ブロック２１は、電極群２３と、蓋部材２４と、第１保持部材２２ａおよび第２保持部材２２ｂとを備える。
【００４５】  電極群２３は、正極２３ａと負極２３ｂとが袋状セパレータ２３ｃを介して積層して構成されている。電極群２３は、積層方向（図１ＢのＸ方向）の両端部において、蓋部材２４により挟まれている。正極２３ａ、負極２３ｂ、袋状セパレータ２３ｃおよび蓋部材２４は、いずれも中央に孔のあいた円板であって、同心状に積層されている。蓋部材２４は、ポロプロピレン性であるが、絶縁性があれば他の樹脂であってもよい。正負極２３ａ，２３ｂは袋状のセパレータにより覆われている。
【００４６】  図２Ａに、袋状に形成したセパレータに内包された電極の断面図を示す。図２Ａには、簡単のため、正極２３ａおよび負極２３ｂが各１つ示されている。正極２３ａは、外縁部分を除き、袋状セパレータ２３ｃａに包まれている。また、負極２３ｂは、中央に設けた孔の周縁部分を除き、袋状セパレータ２３ｃｂにその周囲が包まれている。
【００４７】  図２Ｂに、袋状セパレータに内包された正極２３ａの平面図を示す。図２Ｃに、袋状セパレータに内包された負極２３ｂの平面図を示す。
【００４８】  外径が正極２３ａの外径より小さく、中央の孔の径が正極２３ａの孔の径より小さい２枚のセパレータで正極２３ａを挟み込み、セパレータが重なった箇所（中央の孔の周縁）を熱溶着により接合する。これにより、正極２３ａが袋状セパレータ２３ｃａに内包される。外径が負極２３ｂの外径より大きく、中央の孔の径が負極２３ｂの孔の径より大きい２枚のセパレータで負極２３ｂを挟み込み、セパレータの重なった箇所（外周縁）を熱溶着により接合する。これにより、負極２３ｂが袋状セパレータ２３ｃｂに内包される。
【００４９】  電極ブロックの組立過程および運搬過程で生じる電極の屑や異物は、袋状セパレータの内部に補足される。袋状セパレータを用いれば、電極の屑や異物が、電極間、および電極と集電端子の間に介在することがないので、内部短絡を防ぐことができる。更に、セパレータの取り付け位置がずれて、正極２３ａおよび負極２３ｂと、保持部材２２の間に、セパレータが介在して、接触不良を起こすことを防ぐことができる。
【００５０】  袋状セパレータ２３ｃａに包まれた正極２３ａと、袋状セパレータ２３ｃｂに包まれた負極２３ｂとを、それぞれの孔が連通するように順次積み重ねて、電極群２３を構成する。電極群２３の軸方向（図１ＢのＸ方向）の両端に蓋部材２４が配される。正極２３ａ、負極２３ｂ、セパレータ２３ｃａ、セパレータ２３ｃｂ、蓋部材２４の中央の孔が連通して、貫通孔２５を形成する。
【００５１】  第１保持部材２２ａは、電極群２３および蓋部材２４を外側からその形状を保持する。第２保持部材２２ｂは、電極群２３および蓋部材２４を貫通孔２５の内側からその形状を保持する。図３Ａ、Ｂに、それぞれ、保持部材２２を構成する金属板２２０の断面図および平面図を示す。図３Ａに示すように、金属板２２０は、その表面に突出するように形成された、多数の突起２２１を有している。金属板２２０は、金属性の板にエンボスロール加工を施し、多数の突起と貫通孔を設け、かつ、カエシを設けたものである。
【００５２】  金属板２２０の厚さは、特に限定されないが、正極２３ａもしくは負極２３ｂの厚さよりも小さいことが好ましい。正極２３ａもしくは負極２３ｂの厚さにもよるが、金属板２２０の厚さは１０〜１００μｍであることが好ましい。２０〜５０μｍであることがより好ましい。金属板２２０の厚さが大きいと、電池の寸法が大きくなる。また、金属板２２０の厚さが小さいと、金属板の強度が低下する。
【００５３】  突起２２１の頂部に貫通孔が設けられていて、開口部２２２を形成している。開口部２２２には、突起２２１と反対方向に伸びるカエシ２２３が設けられている。金属板２２０は、２５μｍの厚み（ｈ１）を有するニッケル箔である。このニッケル箔に、構造上部Ｌ１および構造下部Ｌ２とからなる四角錐台状の突起２２１が形成されている。構造下部Ｌ２の縦横長さ（図３ＢのＸ、Ｙ方向）はいずれも１ｍｍであり、構造上部Ｌ１の縦横長さはいずれも０．５ｍｍである。突起２２１を含む金属板２２０の厚み（ｈ２）は０．５ｍｍである。カエシ２２３の寸法（ｈ３）は０．１５ｍｍである。
【００５４】  第１保持部材２２ａは、電極群２３と蓋部材２４の外面２３ｄに配されている。ここに外面２３ｄは、電極群２３の側面と蓋部材２４の露出面のことである。より具体的にいえば、第１保持部材２２ａは、電極群２３の側面と蓋部材２４の外側面を含む周縁部に取り付けられている。第１保持部材２２ａは、貫通孔２５および貫通孔２５の近辺を除き、電極群２３と蓋部材２４を包むことにより、電池の主要構成要素となる電極群を一つの構造体とする役割を担う。このように電極群を一体化して電極ブロックとすることにより、積層電池の組み立ての簡素化を図ることができる。  第１保持部材２２ａは、突起２２１が正極２３ａおよび蓋部材２４に食い込んで、電極群２３と蓋部材２４の積層状態の形態を保持する。第１保持部材２２ａは、電極群２３および蓋部材２４の側面部分を覆う第１側面部２２ａａと、第１側面部２２ａａの端部から、蓋部材２４の表面に沿って電極群２３の貫通孔２５の方向に折れ曲る第１折曲部ａｂとを備えている。
【００５５】  第２保持部材２２ｂは、電極群の貫通孔２５の内周面２３ｅに配されている。第２保持部材２２ｂは、突起２２１が負極２３ｂおよび蓋部材２４に食い込んで、電極群２３と蓋部材２４の積層状態の形態を保持する。第２保持部材２２ｂは、内周面を覆う第２側面部２２ｂａと、第２側面部２２ｂａの端部から、蓋部材２４の表面に沿って電極群２３の外径方向に折れ曲がる第２折曲部２２ｂｂとを備えている。
【００５６】  第１側面部２２ａａが正極２３ａの外周端部に食い込んで、第１保持部材２２ａと正極２３ａが電気的に接続される。また、第２側面部２２ｂａが負極２３ｂの内周端部に食い込んで、第２保持部材２２ｂと負極２３ｂが電気的に接続される。一方、第１折曲部２２ａｂと第２折曲部２２ｂｂは接触しておらず、かつ、蓋部材２４が絶縁性を有するので、第１保持部材２２ａと第２保持部材２２ｂとは絶縁状態となっている。
【００５７】  以上のように、第１保持部材２２ａおよび第２保持部材２２ｂに突起２２１を設けることで、正極間および負極間の接合性が向上する。また、電池の充放電に伴い電極の体積に変化が生じても、突起が電極に食い込んでいるため、電極と集電端子となる保持部材との接触不良を抑制することが可能となる。これにより、サイクル寿命特性が改善される。
【００５８】  以上において、正極および負極は袋セパレータに内包されているが、袋セパレータに内包されていない場合も実施可能である。ただし、負極の外縁が、セパレータにより覆われており、正極の孔の周縁が、セパレータにより覆われており、セパレータの外縁が、正極により覆われており、セパレータの孔の周縁が、負極により覆われている。このため、正極と負極とは、その外縁および孔の周縁において、セパレータにより確実に隔離されている。電極が変形しても、両電極が、その外縁部および孔の周縁部において接触することはない。また、セパレータが負極と集電体間に介在することがなく、正極と外装体の間に介在することもない。よって、セパレータの介在による接触不良を生じることがない。
【００５９】［２−２．第２実施形態］  以下各実施形態の説明において、特にことわらない限り、第１実施形態と共通する部分については、説明を省略する。正極および負極のいずれか一方に袋状セパレータを配してもよい。図４に示す第２実施形態の電極ブロック５１は、正極２３ａが袋セパレータ２３ｃａに内包されており、負極２３ｂは袋セパレータに内包されていない。このようにすれば、負極を袋セパレータに内包させる手間を省くことができ、コストを削減できる。図４において、負極２３ｂが電極群２３の上下端に配置されていて、負極２３ｂの枚数が正極２３ａより多い。この電極ブロック５１を用いて電池を構成すれば、正極規制の電池とすることができる。
【００６０】［２−３．第３実施形態］  図５に第３実施形態の電極ブロック５２の概略断面図を示す。電極ブロック５２において、第１保持部材２７ａと電極群２３との間に金属板２６ａが介在している。また、第２保持部材２７ｂと電極群２３との間に金属板２６ｂが介在している。本実施形態において、金属板２６は、図３に示すような、少なくとも片面に複数の突起を有している。金属板２６の突起２２１は電極２３ａ，ｂに食い込み、電極同士の接続を確実にする。保持部材２７と金属板２６とは全面において接触するので、電極２３ａ，ｂと保持部材２７は電気的に確実に接続される。保持部材２７は強度要素として作用する。このように、保持部材において、強度要素と電極同士の接続を果たす要素とを別個に設けることにより、より大容量の電極ブロックの製作が可能となる。
【００６１】［２−４．第４実施形態］  図６Ａは、第４実施形態に係る電極ブロックを示す概略斜視図であり、図６Ｂは、概略断面図である。電極ブロック６１は、電極群６３と、蓋部材６４と、複数の第１保持部材６２とを備えている。第１保持部材６２が、電極群６３と蓋部材６４の形状を保持する。
【００６２】  正極６３ａは、外縁部分を除き袋状セパレータ６３ｃａに包まれている。また、負極６３ｂは、中央の孔の周縁部分を除き袋状セパレータ６３ｃｂに包まれている。袋状セパレータ６３ｃａに包まれた正極６３ａと、袋状セパレータ６３ｃｂに包まれた負極６３ｂとが、孔が互いに重なるように順次積み重ねられている。この電極群６３を中央に孔のあいた蓋部材６４が挟持している。電極群６３と蓋部材６４の中央の孔が連通して、全体として、電極ブロック６１の貫通孔６７を形成する。貫通孔６７の内周面には第２保持部材６５が配置されている。
【００６３】  本実施形態の蓋部材６４は、金属性である。蓋部材６４に接触する電極は（図６Ｂでは負極６３ｂ）は、袋セパレータ（図６Ｂでは６３ｃｂ）に内包されている。電極が袋セパレータに内包されておれば、蓋部材６４とこれに面接する電極とは直接接触することがない。図６において、負極６３ｂは蓋部材６４を介して正極６３ａと短絡することがない。
【００６４】  第１保持部材６２は、短冊状の金属板である。第１保持部材６２の一端が、一方の蓋部材６４の側面に固定され、他端が、他方の蓋部材６４の側面に固定されている。これらの固定は、例えば、スポット溶接によるが、ロウ付けであってもよい。このようにして、電極群６３は第１保持部材によりその形状が保持され、電極ブロックとして一体構造を有する。
【００６５】  蓋部材６４の中央の孔の径は、負極６３ｂの孔の径よりも大きく、電極群６３に第２保持部材６５を取り付けたとき、蓋部材６４と第２保持部材６５とが接触しない構造となっている。なお、蓋部材６４の孔に、絶縁リング６８を配置することが好ましい。絶縁リング６８は、蓋部材６４と第２保持部材６５との接触を確実に防止して、電極間の短絡を防ぐ。  蓋部材６４を、絶縁性の円板としてもよい。この場合、蓋部材６４と第１保持部材６２は、接着剤で固定する。
【００６６】［２−４−１．第４実施形態の変形例］  図７は、図６Ｂの電極ブロックの変形例を示す概略断面図である。蓋部材６４と電極群６３の間に絶縁板６９を配置すれば、電極群６３の上端もしくは下端に、袋セパレータに内包されない負極６３ｂを配置することができる。絶縁板６９は、金属製の蓋部材６４と負極６３ｂが短絡することを防止する。また、図示するように、第２保持部材６５を追加して、電極ブロックを構成してもよい。
【００６７】  以上の実施形態おいて、電極群の外周面および貫通孔の内面のいずれか一方の面のみに図３に示す金属板を取り付けてもよい。また、金属板の突起は、電極群に接する面のみに設ける他、その反対面のみに設けてもよいし、両面に設けてもよい。
【００６８】［２−５．電極ブロックの組立方法］（１）外径が正極の外径より小さく、中央の孔の径が正極の孔の径より小さい２枚のセパレータで正極を挟み込み、セパレータが重なった箇所をヒーターで接合する。外径が負極の外径より大きく、中央の孔の径が負極の孔の径より大きい２枚のセパレータで負極を挟み込み、セパレータの重なった箇所をヒーターで接合する。（２）蓋部材を２枚用意する。そして、正極の外径より内径が少し大きい筒の中心に、負極の穴径よりも直径が少し小さい丸棒を突き立てる。そして、一方の蓋部材の孔を、丸棒に通す。（３）次に、袋セパレータに内包された負極および袋セパレータに内包された正極、を順次丸棒に通す。（４）最後に他方の蓋部材を丸棒に通す。以上により、蓋部材に挟まれた電極群を製作する。（５）次に、筒から蓋部材および電極群を丸棒と一緒に取り出し、蓋部材および電極群の外周面に第１保持部材を取り付ける。第１保持部材の軸方向の両端を、蓋部材の表面に沿って、丸棒の方向に９０度折り曲げて、第１折曲部を形成する。第１側面部の両端に第１折曲部が位置することとなる。（６）次に、蓋部材および電極群から、丸棒を抜きとる。そして、蓋部材および電極群の貫通孔の内面に第２保持部材を取り付ける。第２保持部材の軸方向の両端を、蓋部材の表面沿って外周方向に折り曲げて、第２側面部に続く第２折曲部を形成する。（８）これにより、第１保持部材と第２保持部材とにより、電極群と一対の蓋部材が一体化された電極ブロックが製作される。なお、必要に応じて、第２保持部材を有さない電極ブロックを製作してもよい。
【００６９】＜３．積層電池の実施例＞［３−１．積層電池の構造］  図８は本発明の電極ブロックを用いた積層電池の概略構成を示す斜視図である。図９は図８のIX−IX線に沿った断面を上半部に含む積層電池の側面図である。そして、図１０は図９の積層電池の端部を拡大した断面図を、９０度回転して示してある。積層電池３１は、外装体３２と、集電体３３と、複数の放熱板３４と、ケーシング３５とを主要な構成として備えている。外装体３２の内部には、複数の電極ブロック２１が積層されて、収納されている。集電体３３は、複数の電極ブロック２１を、外装体３２の軸方向（図９のＸ方向）に貫通する。複数の放熱板３４は、中央の孔が外装体３２の外周に接触するように、外装体３２の周りに、Ｘ方向に沿って配されている。ケーシング３５は、外装体３２と集電体３３と放熱板３４と通しボルト４６を、その内部に収納している。ケーシング３５の軸方向の端部には、それぞれ接続部材となる、第１ブスバー３６と第２ブスバー３７が取り付けられている。
【００７０】  電極ブロック２１は積層して、円筒状のパイプ３２ａの内部に収納されている。パイプ３２ａの内径は電極ブロック２１の外径より少し小さい。これにより、電極ブロック２１をパイプ３２ａに押し込んだ際に、電極ブロック２１の外周面とパイプ３２ａの内周面との接触状態が維持される。パイプ３２ａの両端開口部は円柱状の封止蓋３２ｂで塞がれている。封止蓋３２ｂには、その中央に集電体３３が貫通する中央孔３２ｂａと、電解液注入のための注液孔３２ｂｂが設けられている（図１１Ａ参照）。注液孔３２ｂｂに、電解液注入座３９が取り付けられるようになっており、電解液注入座３９に設けた孔から外装体３２の内部に電解液を注入するようになっている。
【００７１】  封止蓋３２ｂには、外周面に２つの溝３２ｂｃと、２つの溝３２ｂｃの間にこれらよりも浅い溝３２ｂｄが形成されている（図１１Ｂ参照）。２つの溝３２ｂｃにはそれぞれＯリング３２ｃが配され、溝３２ｂｄには液体パッキン３２ｄが配されている。これにより、電解液が電池の外部に漏れるのを防止する。液体パッキン３２ｄは粘性の高い物質が好ましく、例えばアスファルトピッチを用いることができる。
【００７２】  パイプ３２ａと封止蓋３２ｂは、ニッケルめっきした鉄であり、導電性を有する。外装体３２の内周面と、正極２３ａとが、第１保持部材２２ａを介して接触しているので、外装体３２と正極２３ａは電気的に接続された状態となる。外装体３２は、正極の集電端子として機能する。封止蓋３２ｂと集電体３３の間に絶縁スリーブ４０が取り付けられており、封止蓋３２を介して外装体３２と集電体３３が短絡するのを防止している（図１０参照）。
【００７３】  集電体３３は、導電性の丸棒である。集電体３３の外周面と負極２３ｂとが、第２保持部材２２ｂを介して接触する。両者は、電気的に接続された状態となる。集電体３３は、負極集電端子として機能する。
【００７４】  集電体３３は、例えば図１２Ａに示すように、パイプ状の構造材３３ｂと、その内部に収納された芯材３３ａとで構成してもよい。実施形態では、芯材３３ａは銅であり、構造材３３ｂは鉄である。銅は導電性が高いが、アルカリに比較的弱い。鉄は、銅に比べて導電性は低いが、アルカリと反応して不動態被膜が形成されるので、アルカリに対して耐食性を有する。集電体３３の表面にニッケルメッキ３３ｃを施してもよい。ニッケルめっきも耐アルカリ性を有する。このような構造にすることにより、導電性が高く、アルカリに強い集電体となる。
【００７５】  鉄製のパイプに銅線を圧入して図１２Ａに示すような集電体３３を製作してもよい。また図１２Ｂに示すように、構造材３３ｂを芯材３３ａの周囲に沿わせて、絞りながら矢印の方向に芯材３３ａを移動させて、構造材３３ｂをかしめて被覆してもよい。その後、表面にニッケルめっきをして、集電体３３を製作してもよい。
【００７６】  図１０を用いて積層電池３１の端部における構造を説明する。電極ブロック２１を収納した外装体３２の上側には、押板４５が配されている。押板４５の上側には、第１連結部材４１が配されている。第１連結部材４１の一方の面にはネジ穴４１ａが設けられていて、他方の面には取付穴４１ｂが設けられている。取付穴４１ｂに集電体３３の端部が嵌め込まれている。ネジ穴４１ａには六角ボルト４３が螺合して、第１ブスバー３６が第１連結部材４１に取り付けられている。これにより、集電体３３と第１ブスバー３６とが電気的に接続される。第１ブスバー３６が負極端子として機能する。
【００７７】  通しボルト４６の上端部には、第２連結部材４２が配されている。第２連結部材４２の一方の面にネジ穴４２ａが設けられていて、他方の面には取付穴４２ｂが設けられている。取付穴４２ｂには、通しボルト４６が嵌め込まれている。ネジ穴４２ａには、六角ボルト４３が螺合して、第２ブスバー３７が第２連結部材４２に取り付けられている。これにより、外装体３２と第２ブスバー３７とが通しボルト４６を介して電気的に接続される。第２ブスバー３７が正極端子として機能する。
【００７８】  押板４５は、矩形板状の金属であり第１連結部材４１が嵌合する孔４５ａ、通しボルト４６が貫通する孔４５ｂ、電解液注入座３９が貫通する孔４５ｃを備える。押板４５と外装体３２とは当接しており、押板は正極の集電端子として機能を有する。第１連結部材４１と押板４５の間は絶縁リング４７が配されており、押板４５と集電体３３とは絶縁されている。
【００７９】  押板４５は、六角ボルト４３による締め付け力を分散する役割を果たす。六角ボルト４３により、電極ブロック２１は軸方向（図１０のＸ方向）に圧縮力を受ける。この圧縮力は、電極ブロックの充放電に伴う変形を防止するとともに、電極ブロック間の接触抵抗を小さくするように作用する。
【００８０】  電解液注入座３９は、中央に孔を有する細長い円柱状であり、外部から外装体３２の内部に電解液が注入するための注液口である。電解液の注入後、栓３８を取り付けて、外装体３２の内部を密閉する。なお、積層電池の下端部も上端部と同様の構造を有している。
【００８１】  放熱板３４は、矩形の板状であり、中央に積層電池３１が貫通する電池穴３４ａと、４隅に通しボルト４６が貫通するボルト穴３４ｂとを備える（例えば図８）。放熱板３４は導電性であり、その材料は、表面をニッケルめっきしたアルミである。そして、電池穴３４ａが外装体３２の表面と接触して、外装体３２の熱が放熱板３４に伝えられる。
【００８２】  また、通しボルト４６は導電性であり、その材料は、表面をニッケルめっきした鉄である。そして、ボルト穴３４ｂが通しボルト４６と接触して、外装体３２と放熱板３４と通しボルト４６が電気的に接続される。なお、放熱板３４および通しボルト４６の材質は、鉄やアルミに限られず、その他の金属でもよい。
【００８３】  また、ケーシング３５は、断面が略正方形枠状の角筒３５ａと、角筒３５ａの両端部に略正方形板状の蓋部材３５ｂとを備える。ケーシング３５の内寸は、放熱板３４の外寸と略同寸に作られている。蓋部材３５ｂは、第１連結部材４１が貫通する孔３５ｃと、第２連結部材４２が貫通する孔３５ｄとを有する。
【００８４】［３−３．ブスバーの構造および積層電池の接続構造］  図１３Ａは本実施形態の第１ブスバー３６を示す斜視図である。第１ブスバー３６は、略三角形状の金属板であり、六角ボルト４３が通過する３つの第１ボルト孔３６ａが設けられている。第１ブスバー３６は、積層電池３１の端部に取り付けて、隣り合う積層電池３１を電気的に接続する。例えば、一方の積層電池３１の第１連結部材４１と、第１ブスバー３６の１つの第１ボルト孔３６ａとを六角ボルト４３で連結し、他方の積層電池３１の第２連結部材４２と、第１ブスバー３６の残りの２つの第１ボルト孔３６ａとを六角ボルト４３で連結すれば、２つの積層電池３１が電気的に接続される。
【００８５】  図１３Ｂは第２ブスバー３７を示す斜視図である。第２ブスバー３７は、３つの第２ボルト孔３７ａを備えた細長い板状の金属板である。第２ブスバー３７は、積層電池３１の端部に取り付けて、隣り合う積層電池３１を電気的に接続する。例えば、一方の積層電池３１の第１連結部材４１と、第２ブスバー３７の１つの第２ボルト孔３７ａとを六角ボルト４３で連結し、他方の積層電池３１の第２連結部材４２と、第２ブスバーの残りの２つの第２ボルト孔３７ａとを六角ボルト４３で連結すれば、２つの積層電池３１が電気的に接続される。  第１ブスバー３６と第２ブスバー３７の形状は、本実施形態に限られない。なお、第１ブスバー３６と第２ブスバー３７の材料は、表面をニッケルめっきした鉄である。
【００８６】  図１４に第１ブスバー３６と第２ブスバー３７を用いて、複数の積層電池３１を直列に接続した一例を示す。第１ブスバー３６は、図１４において積層電池３１を縦方向に接続しやすい形状であり、第２ブスバー３７は、図１４において積層電池３１を横方向に接続しやすい形状である。複数の積層電池３１を用いて組電池を構成する場合に、ブスバーを適宜選択することにより、配置の自由度を確保することができる。例えば、第２ブスバー３７を用いて、隣り合う電池の集電体３３同士を接続するとともに、通しボルト４６同士を接続すれば、積層電池を並列に接続することができる。
【００８７】［３−３．積層電池の組立方法］次に、電極ブロック２１を用いた積層電池３１の組立方法について説明する。（１）複数の電極ブロック２１を［２−５］に示す方法で製作する一方、外装体３２のパイプ３２ａを作業台に固定する。（２）パイプ３２ａの一方の端部開口部に封止蓋３２ｂを取り付ける。他端の開口部から、複数の電極ブロック２１を、外装体３２に圧入する。（３）次に、集電体３３を電極ブロック２１の中央の貫通孔２５に圧入する。パイプ３２ａの他端の開口部に封止蓋３２ｂを取り付ける。そして、外装体内部の空気抜きを行なった後、電解液を加えて密閉する。（４）次に、外装体３２に複数の放熱板３４を取り付けた後、４本の通しボルト４６を放熱板３４に通して、第２保持部材４２により固定する。放熱板を取り付けた外装体の側面と上下面を角筒３５ａで囲う。続いて、角筒３５ａの両端から押板４５を圧入した後、第１連結部材４１、第２連結部材４２や、電解液注入座３９などを取り付ける。そして、角筒３５ａの両端に蓋部材３５ｂを取り付けた後、ブスバー３６、３７を取り付ける。
【００８８】＜４．作用および効果＞  第１実施形態の電極ブロックおよびこれを用いた積層電池を例にとり、その作用と効果について説明する。［４−１．ブロック化の効果］  第１実施形態の電極ブロック２１において、電極群２３が第１保持部材２２ａと第２保持部材２２ｂとによりその形状が保持されているので、正極２３ａ、負極２３ｂ、セパレータ２３ｃがばらばらにならず一体となっている。したがって、電極群２３を１つのブロックとして取り扱え、製作の作業性がよい。
【００８９】  本実施形態の積層電池３１によれば、電極ブロック２１を、複数積層することにより、大容量の電池が容易に製作できる。
【００９０】［４−２．金属板の効果］  第１保持部材２２ａおよび第２保持部材２２ｂは、電極群２１に接する面に複数の突起２２１を有しているので、この突起２２１が電極に食い込むことで、正極と外装体間または負極と集電体間の接合が更に向上する。また、電池の充放電に伴い電極の体積に変化が生じても、突起が電極に食い込んでいるため、電極と端子間との接触不良を抑制することができる。これにより、サイクル寿命の特性が改善される。
【００９１】［４−３．袋セパレータの効果］  さらに、正極２３ａおよび負極２３ｂは、それぞれ、袋状セパレータ２３ｃａ、２３ｃｂにより覆われているので、電池の運搬過程および組立過程で生じる電極の屑や異物は、袋状セパレータの内部に補足される。袋状セパレータは、電極の屑や異物が、電極間、および電極と集電端子の間に介在することを防ぎ、内部短絡を防止する。更に、セパレータの取り付け位置がずれて、正極２３ａと外装体３２の間、および、負極２３ｂと集電体３３の間に、セパレータが介在して、接触不良が生じることを防ぐ。
【００９２】［４−４．積層の効果］  また、本実施形態の積層電池３１は、複数の電極ブロック２１が積層されて構成されている。具体的には、隣り合う電極ブロック２１の第１保持部材２２ａ同士が直接かつ外装体３２を介して接続され、第２保持部材２２ｂ同士が直接かつ集電体３３を介して接続されている。これにより、複数の電極ブロック２１が電気的に並列に接続される。すなわち、本実施形態の積層電池３１は、外装体３２に複数の電極ブロック２１を積層するだけで、隣り合う電極ブロック２１のプラス端子同士、マイナス端子同士が電気的に接続される。したがって、複数の電極ブロック２１は、構造的には簡単な直列接続であり、電気的には並列接続される。このようにして、積層電池の容量を簡単に大きくすることができる。
【００９３】［４−５．冷却の効果］  冷却性能について次の効果がある。正極２３ａは第１保持部材２２ａを介して外装体３２の内周面に強く押し当てられ、正極２３ａと外装体３２が密に接触している。したがって、正極２３ａで発生した熱は、第１保持部材２２ａを介して外装体３２に伝えられる。一方、負極２３ｂで発生した熱はセパレータ２３ｃを介して正極２３ａに伝えられる。セパレータ２３ｃは１枚であり薄いシートであるので、熱の伝導に大きな妨げとならない。このようにして、正極２３ａおよび負極２３ｂで発生した熱は、それぞれ、小さな熱的抵抗で外装体３２に伝えられ、積層電池３１内部の温度上昇は抑制される。  捲回タイプの電池は、電池中心部と電池ケース間に、熱を伝えにくいセパレータが幾重にも介在している。よって、電池ケースを冷却しても、電池内部の温度はあまり低下しない。１８６５０型電池を例に取り、積層タイプの電池と捲回タイプの電池の総括熱伝達係数を比べてみれば、本発明の実施形態の積層電池は、従来の捲回電池比べて１０万倍近く大きいことが判明した。
【００９４】  本発明の積層電池は、電池内部の温度を電池表面の温度近くまで低く抑えることができる。電池表面の熱伝達が電池内部の熱伝達の律速となる。電池内部の温度を更に下げるには、電池表面の温度を下げる必要がある。そこで、外装体３２の外周に複数の放熱板３４を取り付けて、放熱面積を増やすことにより、更に冷却性能の向上を図った。積層電池のケーシングを、冷却ファンで空冷すると、電池内部の温度は５１℃となる。一方、積層電池に放熱板を取り付けて自然空冷した場合、電池内部の温度は２３℃に押さえられることが実験的に確認できた。
【００９５】  図１５に本実施形態の積層電池３１の温度上昇試験の結果を示す。図において曲線（１）が充電電圧であり、曲線（２）が放電電圧であり、曲線（３）および（４）が、それぞれ、充電時および放電時の電池の内部温度である。図１５に示すように、本実施形態の積層電池３１は、充放電しても電池温度がほとんど変化しない。電池内部の温度上昇は抑えられる。なお、充放電初期に、電池温度が降下しているのは、室温が下がったためである。このように、従来の捲回電池に比べて、冷媒を流すためのパイプ等を電池内部に設ける必要がなく、コンパクトな構造で電池の温度上昇を抑えることができる。
【００９６】＜６．その他の実施形態＞  以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。
【００９７】  本実施形態の積層電池は、外装体が正極集電体で、集電体が負極集電体の例を説明したが、外装体が負極集電体で、集電体が正極集電体となるように構成してもよい。また、本実施形態の電極群は、中央に円形の貫通孔を備える全体として円筒形状の例を説明したが、これに限られず、角筒形状の電極群でもよく、貫通孔は角形でもよい。本実施形態の積層電池の形状は、円柱形状の例を説明したが、角柱形状としてもよい。
【００９８】  本実施形態の種々の部品の材質も、上記実施形態以外の材質としてもよい。例えば、金属製の部品は、表面をニッケルめっきした鉄に限られず、表面をニッケルめっきしていない金属でもよい。また、本実施形態は、主にニッケル水素電池を例に説明したが、その他の二次電池、例えばリチウムイオン電池、マンガン電池にも本発明を適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】  本発明に係る積層電池は、産業用のみならず民生用の蓄電装置として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１００】
２１  電極ブロック
２２  保持部材（ａ：側面部／ｂ：折曲部）
２３  電極群（ａ：正極／ｂ：負極／ｃ：セパレータ）
２４  蓋部材
２５  貫通孔
２６  金属板
２７  保持部材
３１  積層電池
３２  外装体（ａ：パイプ／ｂ：封止蓋）
３３  集電体（ａ:芯材／ｂ：構造材／ｃ：ニッケルめっき）
３４  放熱板（ａ：電池穴／ｂ：ボルト穴）
３５  ケーシング（ａ：角筒／ｂ：蓋部材）
３６  第１ブスバー
３７  第２ブスバー
３８  栓
３９  電解液注入座
４０  絶縁スリーブ
４１  第１連結部材
４２  第２連結部材
４３  六角ボルト
４５  押板
４６  通しボルト
４７  絶縁リング
５１  電極ブロック
５２  電極ブロック
６１  電極ブロック
６２  第１保持部材
６３  電極群（ａ：正極／ｂ：負極／ｃ：セパレータ）
６４  蓋部材
６５  第２保持部材
６７  貫通孔
６８  絶縁リング
６９  絶縁板
２２０  金属板
２２１  突起
２２２  開口部
２２３  カエシ
【図１Ａ】
0005691048.tif 000002
【図１Ｂ】
0005691048.tif 000003
【図２Ａ】
0005691048.tif 000004
【図２Ｂ】
0005691048.tif 000005
【図２Ｃ】
0005691048.tif 000006
【図３Ａ】
0005691048.tif 000007
【図３Ｂ】
0005691048.tif 000008
【図４】
0005691048.tif 000009
【図５】
0005691048.tif 000010
【図６Ａ】
0005691048.tif 000011
【図６Ｂ】
0005691048.tif 000012
【図７】
0005691048.tif 000013
【図８】
0005691048.tif 000014
【図９】
0005691048.tif 000015
【図１０】
0005691048.tif 000016
【図１１Ａ】
0005691048.tif 000017
【図１１Ｂ】
0005691048.tif 000018
【図１２Ａ】
0005691048.tif 000019
【図１２Ｂ】
0005691048.tif 000020
【図１３Ａ】
0005691048.tif 000021
【図１３Ｂ】
0005691048.tif 000022
【図１４】
0005691048.tif 000023
【図１５】
0005691048.tif 000024